CN108418355B - 长定子绕组接地套管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及长定子线性电机技术领域，尤其涉及一种长定子绕组接地套管，包括套管本体和设于套管本体一端的用于连接接地线的连接元件，套管本体的外周面上开设有沿轴向贯通的供绕组电缆压入的开口，套管本体置于长定子的凹槽中且包覆绕组电缆超过一半的部分外周面，套管本体的内表面上设有多个向内突出且与绕组电缆弹性接触的内凸部，套管本体的外表面上设有多个向外突出且与凹槽弹性接触的外凸部。可保证套管本体与绕组电缆保持良好的紧密接触且具有较大的接触面积，最大限度地消除绕组电缆表面与套管本体之间的间隙变化，使绕组电缆表面电流向套管本体稳定流动，不会产生因间隙迅速变化而使电流密度和电场电位急剧变化。
Description
技术领域
本发明涉及长定子线性电机技术领域，尤其涉及一种长定子绕组接地套管。
背景技术
长定子线性电机是高速磁悬浮列车路轨系统主要的承载和驱动部件，沿着高速磁悬浮列车路轨装置了一个长定子，并在该长定子的凹槽内装入一个三相交流绕组，该绕组电缆是由铜或铝为导体、橡胶为绝缘层和外护层材料组成。由于正常运行过程中该电缆承载快速变化的高压大电流使电缆表面产生感应作用，造成电缆表面沿纵轴方向产生感应电位差，即长定子绕组电缆表层纵向存在电位差，从而形成电流沿长定子绕组电缆表层流动。为有效减少长定子绕组电缆表层的电位差，使电缆表层的电荷流向沿长定子伸展的接地线上，避免当电位差或电流过大时，产生电缆表层击穿或烧焦现象，需借助相应装置将长定子绕组电缆表层与接地线良好连接。
2005年10月13日公布的国际公布号为WO2005/096479(A1)的国际专利公开了一种连接装置，用于长定子绕组与磁悬浮铁路接地线的连接。该专利所提供的连接装置原理大致为：采用金属材料冲压而成的套筒，部分包裹在长定子绕组电缆外表并嵌入在长定子凹槽内，由套筒的引出部分作为连接元件与沿着长定子伸展的接地线连接。该连接装置的特点是在不锈钢套筒与电缆外表面之间有比较大的接触面积，特别是在不锈钢套筒上设置了一些向内突出的部分作为紧压接触，避免电流从不锈钢套筒与电缆外表面之间偶然形成的点状接触产生使电缆护套层受损的高电流密度；连接元件与接地线的连接较简单；为避免腐蚀现象，套筒和连接元件都采用不锈钢材料，同时要求接地线也采用同质不锈钢材料。
但是该连接装置存在套筒与长定子绕组电缆接触不稳定的问题：一方面，长定子绕组电缆嵌入在长定子凹槽内时，由于凹槽外部的电缆处于弯曲状态，造成长定子凹槽内电缆外表面与套筒的接触面之间压力不均，随着路面的振动，电缆表层与套筒的接触面会发生变化；另一方面，当受到环境温度变化或电流变化而产生热胀冷缩时，电缆外表面与套筒接触面的变化会直接引起间隙的电场变化，当电缆外表面与套筒的间隙发生瞬间变化时，其电场电位的急剧变化容易造成空气击穿，最终造成电缆表面的损坏，虽然该连接装置中已采用固定接触保证电流的流动，但这种结构没有考虑到长定子凹槽的几何形状与套筒的形状差异，容易造成套筒的松动，导致电缆外表面与套筒的间隙发生变化而产生击穿现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种与长定子绕组电缆之间具有稳定良好接触的长定子绕组接地套管，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种长定子绕组接地套管，包括套管本体和设于套管本体一端的用于连接接地线的连接元件，套管本体的外周面上开设有沿轴向贯通的供绕组电缆压入的开口，套管本体置于长定子的凹槽中且包覆绕组电缆超过一半的部分外周面，套管本体的内表面上设有多个向内突出且与绕组电缆弹性接触的内凸部，套管本体的外表面上设有多个向外突出且与凹槽弹性接触的外凸部。
优选地，内凸部的外表面和外凸部的外表面均为球面。
优选地，内凸部的外表面与套管本体的内表面之间、外凸部的外表面与套管本体的外表面之间均平滑过渡连接。
优选地，内凸部和外凸部均通过冲压成型。
优选地，在套管本体的内表面靠近开口的两侧边缘处分别设有至少一列沿轴向间隔分布的内凸部。
优选地，在套管本体两端部的外表面上分别设有至少一排沿周向间隔分布的外凸部。
优选地，连接元件具有用于容纳接地线的开口槽，且开口槽的开口朝向与套管本体的开口朝向相同或相反。
优选地，连接元件的两端在靠近开口槽的至少一侧边缘处设有可向内弯折的卷边。
优选地，套管本体的一端沿径向朝远离开口的方向延伸有一连接片，且另一端沿径向朝远离开口的方向延伸有一挡片，连接片与挡片之间的间距与凹槽的长度相匹配，连接元件与连接片相连接。
优选地，套管本体、连接片、连接元件及挡片为整体冲压成型的一体件。
与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
在套管本体的内表面上设置多个向内突出的内凸部，在套管本体的外表面上设置多个向外突出的外凸部，装配到位后，套管本体内表面上的内凸部与绕组电缆保持弹性接触，套管本体外表面上的外凸部与凹槽的内壁保持弹性接触，由此可以保证套管本体与绕组电缆保持良好的紧密接触且具有较大的接触面积，最大限度地消除绕组电缆表面与套管本体之间的间隙变化，使绕组电缆表面电流向套管本体稳定流动，不会产生因间隙迅速变化而使电流密度和电场电位急剧变化，从而避免空气击穿现象的发生和绕组电缆表面的损坏。
附图说明
图1是本发明实施例一的长定子绕组接地套管的透视示意图。
图2是本发明实施例一的长定子绕组接地套管与长定子及绕组电缆的组合示意图。
图3是本发明实施例一的长定子绕组接地套管及绕组电缆在长定子凹槽中的装配示意图。
图4是本发明实施例一的长定子绕组接地套管及绕组电缆装入长定子凹槽中后的横向截面示意图。
图5是图4中A部的放大示意图。
图6是图4中B部的放大示意图。
图7是本发明实施例一的长定子绕组接地套管装入长定子凹槽中且接地线装入连接元件中后的纵向截面示意图。
图8是本发明实施例一的连接元件与接地线装配的截面示意图。
图9是本发明实施例二的长定子绕组接地套管的透视示意图。
图10是本发明实施例二的长定子绕组接地套管装入长定子凹槽中且接地线装入连接元件中后的纵向截面示意图。
图中：
100、长定子绕组接地套管 1、套管本体
101、开口 102、内凸部
103、外凸部 2、连接元件
201、开口槽 202、卷边
3、连接片 4、挡片
200、绕组电缆 300、长定子
301、凹槽 302、纵向轴线
303、凸肩 400、接地线
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一
如图1至图8所示，本发明长定子绕组接地套管的一种实施例。本领域技术人员公知的，长定子线性电机结构中，在长定子300的下表面上开设有多个凹槽301，凹槽301沿垂直于长定子300纵向轴线302的方向延伸且横向贯穿长定子300，所有的凹槽301沿长定子300纵向轴线302的延伸方向间隔排布，以用于容纳三相交流绕组，即绕组电缆200容纳在凹槽301内，接地线400则沿长定子300纵向轴线302的延伸方向布置。本实施例一的长定子绕组接地套管100即用于实现绕组电缆200表层与接地线400的连接。
参见图1，本实施例一的长定子绕组接地套管100包括套管本体1和连接元件2。套管本体1呈轴向贯通的管状，且套管本体1的外周面上开设有沿轴向贯通的开口101，该开口101可供绕组电缆200压入，使绕组电缆200有超过一半的部分容纳于套管本体1中且被套管本体1包覆。连接元件2设于套管本体1的一端，连接元件2用于连接接地线400。参见图2，将本实施例一的长定子绕组接地套管100置于长定子300的凹槽301中，并将绕组电缆200沿图2中箭头所指方向经套管本体1的开口101压入套管本体1中，使套管本体1包覆绕组电缆200超过一半的部分外周面，然后将接地线400与连接元件2连接，即可实现绕组电缆200表层与接地线400的连接。
参见图3，本实施例一中，套管本体1的外轮廓与长定子300凹槽301内壁的底部轮廓相匹配，二者的断面形状均为大于半圆的弧形，且凹槽301的内壁在靠近其底部弧形轮廓开口的两侧边缘处向内延伸有凸肩303，套管本体1置于长定子300的凹槽301中时，套管本体1靠近开口101的两侧边缘分别支撑在凹槽301内的两个凸肩303上。套管本体1优选地采用不锈钢材料制成，因而具有良好的弹性。则可利用套管本体1的弹性将套管本体1沿图3中箭头所指方向压入长定子300的凹槽301中，直至套管本体1靠近开口101的两侧边缘经过凸肩303并与凸肩303卡接到位，使得套管本体1不可旋转地定位于凹槽301中。套管本体1的长度不小于长定子300凹槽301的长度，以使套管本体1在装入凹槽301中后能够在凹槽301的整个长度方向上填满凹槽301。
参见图3和图4，本实施例一中，套管本体1上的开口101的尺寸小于绕组电缆200的外径，由于套管本体1具有弹性，绕组电缆200亦具有弹性变形能力，因而绕组电缆200能够从开口101沿图3中箭头所指方向压入并卡接固定在套管本体1内，并且在安装到位后，绕组电缆200有超过一半的部分被套管本体1包覆。
参见图4、图5和图6，为保证套管本体1与绕组电缆200之间的稳定良好接触，本实施例一在套管本体1的内表面上设有多个向内突出的内凸部102，在套管本体1的外表面上设有多个向外突出的外凸部103。在装配到位后，套管本体1内表面上的内凸部102与绕组电缆200保持弹性接触，套管本体1外表面上的外凸部103与凹槽301的内壁保持弹性接触。由此可以保证套管本体1与绕组电缆200保持良好的紧密接触且具有较大的接触面积，最大限度地消除绕组电缆200表面与套管本体1之间的间隙变化，使绕组电缆200表面电流向套管本体1稳定流动，不会产生因间隙迅速变化而使电流密度和电场电位急剧变化，从而避免空气击穿现象的发生和绕组电缆200表面的损坏。
本实施例一中，优选地，套管本体1内表面上的内凸部102和外表面上的外凸部103均通过在套管本体1上冲压成型获得，则内凸部102和外凸部103均具有良好的弹性。在绕组电缆200处于弯曲变形状态或存在尺寸公差，或绕组电缆200和套管本体1因环境变化而产生热胀冷缩时，通过内凸部102和外凸部103在受到不同应力时产生相应的弹性变形，可以实现在任何情况下套管本体1与绕组电缆200都能够保持良好的紧密接触。
本实施例一中，优选地，套管本体1内表面上的内凸部102的外表面为球面，即内凸部102为套管本体1内表面上向内突出的球面状凸面。套管本体1外表面上的外凸部103的外表面为球面，即外凸部103为套管本体1外表面上向外突出的球面状凸面。内凸部102和外凸部103采用球面状凸面，有利于绕组电缆200表面的电势分布趋于均匀。
本实施例一中，套管本体1内表面上的内凸部102的外表面与套管本体1的内表面之间平滑过渡连接，优选地可以通过弧面平滑过渡连接，不会形成棱角或尖角。套管本体1外表面上的外凸部103的外表面与套管本体1的外表面之间平滑过渡连接，优选地可以通过弧面平滑过渡连接，不会形成棱角或尖角。
优选地，在套管本体1的内表面靠近开口101的两侧边缘处分别设有至少一列沿轴向间隔分布的内凸部102。例如图1中所示，本实施例一中，在套管本体1的内表面靠近开口101的两侧边缘处分别设有一列沿轴向间隔分布的内凸部102，每列包括有五个内凸部102。当然，内凸部102的数量和形式并不局限于本实施例一，可以根据套管本体1的实际尺寸进行设计。内凸部102的径向高度也不局限，应根据实际应用情况进行设定。优选地，内凸部102径向高度的最大值应满足能够利用内凸部102的弹性变形使绕组电缆200压入套管本体1内，内凸部102径向高度的最小值应满足能够使处于低温收缩且发生弯曲变形状态下的绕组电缆200表面与套管本体1之间具有良好的紧密接触，此外还应考虑绕组电缆200外径的通常公差，以及绕组电缆200和套管本体1由于环境气温变化在径向产生细微延伸或顶胀的情况。由此确保在任何情况下套管本体1与绕组电缆200都能够保持良好的紧密接触。
优选地，在套管本体1两端部的外表面上分别设有至少一排沿周向间隔分布的外凸部103。例如图1中所示，本实施例一中，在套管本体1两端部的外表面上分别设有两排沿周向间隔分布的外凸部103，每排包括有至少五个外凸部103。当然，外凸部103的数量和形式并不局限于本实施例一，可以根据套管本体1的实际尺寸进行设计。外凸部103的径向高度也不局限，应根据实际应用情况进行设定，并满足能够确保套管本体1与长定子300的凹槽301内壁保持弹性接触，特别是，参见图7，由于长定子300的凹槽301在制造过程中脱模的需要，凹槽301通常沿轴向呈径向尺寸由大到小逐渐变化的锥形，因此，套管本体1外表面上的外凸部103的径向高度应根据其所在轴向位置的不同而有所不同，并与其所在位置所对应的凹槽301的径向尺寸相匹配，以确保套管本体1外表面上的各排外凸部103均与长定子300的凹槽301内壁均匀接触。
本实施例一中，连接元件2优选地采用不锈钢材料制成，因而具有良好的弹性。参见图1、图7和图8，连接元件2具有用于容纳接地线400的开口槽201，开口槽201优选地为半圆形凹槽，可使连接元件2与接地线400之间具有较大的接触面积，使接触点的过渡电阻尽可能小。开口槽201的延伸方向与接地线400的延伸方向相同，即开口槽201的延伸方向与套管本体1的延伸方向相垂直。开口槽201的开口朝向与套管本体1的开口101朝向相同。当套管本体1置于长定子300的凹槽301中时，其开口101朝下，则连接元件2开口槽201的开口也朝下，因此接地线400容纳在开口槽201内时，连接元件2在接地线400的上方包覆接地线400，由此可以避免连接元件2的内表面产生外来杂质积累，使连接元件2与接地线400之间的电流负荷能力由于没有隔离层而明显增强。
优选地，在连接元件2的两端在靠近开口槽201的至少一侧边缘处设有可向内弯折的卷边202。例如参见图1，本实施例一中，在连接元件2的两端在靠近开口槽201的两侧边缘处分别设有可向内弯折的卷边202。参见图8，接地线400被压入连接元件2的开口槽201内后，可将连接元件2两端的卷边202同时向内弯折而将接地线400包覆紧固，从而将接地线400固定在连接元件2的开口槽201内，使其不会脱落。当然，在连接元件2的两端在靠近开口槽201的一侧边缘处设有可向内弯折的卷边202，而另一侧边缘不设置卷边202时，通过一个卷边202长度增长的设计也可以实现将接地线400包覆紧固。
参见图1，本实施例一中，在套管本体1的一端沿径向朝远离开口101的方向延伸有一连接片3，在套管本体1的另一端沿径向朝远离开口101的方向延伸有一挡片4，连接片3与挡片4之间的间距与凹槽301的长度相匹配，连接元件2与连接片3相连接。参见图7，将套管本体1置于长定子300的凹槽301中时，通过套管本体1两端的连接片3和挡片4与长定子300卡接配合，可以限制套管本体1在凹槽301内的轴向位移，使套管本体1沿轴线不可移动地固定在凹槽301中。优选地，连接片3与挡片4均从套管本体1的外周弧形的中心位置沿径向向外延伸。
本实施例一中，连接片3和挡片4均采用不锈钢材料制成。优选地，套管本体1、连接片3、连接元件2及挡片4为整体冲压成型的一体件。
实施例二
如图9和图10所示，为本发明长定子绕组接地套管的另一种实施例。本实施例二与上述实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：本实施例二中，参见图9，连接元件2的开口槽201的开口朝向与套管本体1的开口101朝向相反。参见图10，当套管本体1置于长定子300的凹槽301中时，其开口101朝下，则连接元件2开口槽201的开口朝上，因此接地线400容纳在开口槽201内时，连接元件2在接地线400的下方包覆接地线400，可起到支撑接地线400的作用，由此可以很方便地将接地线400放置在开口槽201中。
此外，本实施例二中，仅在连接元件2的两端在靠近开口槽201的一侧边缘处设有可向内弯折的卷边202，而另一侧边缘则不设置卷边202。在接地线400被压入连接元件2的开口槽201内后，将连接元件2两端的两个卷边202同时向内弯折而将接地线400包覆紧固，可以起到进一步固定接地线400的作用。当然，也可以在连接元件2的两端在靠近开口槽201的两侧边缘处分别设有可向内弯折的卷边202。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种长定子绕组接地套管，其特征在于，包括套管本体(1)和设于所述套管本体(1)一端的用于连接接地线(400)的连接元件(2)，所述套管本体(1)的外周面上开设有沿轴向贯通的供绕组电缆(200)压入的开口(101)，所述套管本体(1)置于长定子(300)的凹槽(301)中且包覆所述绕组电缆(200)超过一半的部分外周面，所述套管本体(1)的内表面上设有多个向内突出且与所述绕组电缆(200)弹性接触的内凸部(102)，所述套管本体(1)的外表面上设有多个向外突出且与所述凹槽(301)弹性接触的外凸部(103)，所述连接元件(2)具有用于容纳所述接地线的开口槽(201)，所述连接元件(2)的两端在靠近所述开口槽(201)的至少一侧边缘处设有可向内弯折的卷边(202)。
2.根据权利要求1所述的长定子绕组接地套管，其特征在于，所述内凸部(102)的外表面和所述外凸部(103)的外表面均为球面。
3.根据权利要求1所述的长定子绕组接地套管，其特征在于，所述内凸部(102)的外表面与所述套管本体(1)的内表面之间、所述外凸部(103)的外表面与所述套管本体(1)的外表面之间均平滑过渡连接。
4.根据权利要求1所述的长定子绕组接地套管，其特征在于，所述内凸部(102)和所述外凸部(103)均通过冲压成型。
5.根据权利要求1所述的长定子绕组接地套管，其特征在于，在所述套管本体(1)的内表面靠近所述开口(101)的两侧边缘处分别设有至少一列沿轴向间隔分布的所述内凸部(102)。
6.根据权利要求1所述的长定子绕组接地套管，其特征在于，在所述套管本体(1)两端部的外表面上分别设有至少一排沿周向间隔分布的所述外凸部(103)。
7.根据权利要求1所述的长定子绕组接地套管，其特征在于所述开口槽(201)的开口朝向与所述套管本体(1)的开口(101)朝向相同或相反。
8.根据权利要求1所述的长定子绕组接地套管，其特征在于，所述套管本体(1)的一端沿径向朝远离所述开口(101)的方向延伸有一连接片(3)，且另一端沿径向朝远离所述开口(101)的方向延伸有一挡片(4)，所述连接片(3)与所述挡片(4)之间的间距与所述凹槽(301)的长度相匹配，所述连接元件(2)与所述连接片(3)相连接。
9.根据权利要求8所述的长定子绕组接地套管，其特征在于，所述套管本体(1)、所述连接片(3)、所述连接元件(2)及所述挡片(4)为整体冲压成型的一体件。
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